复合材料学复习纲要

复合材料学复习纲要

复合材料学复习纲要

本复习纲要结合课本和老师所给复合材料学思考题内容编写，如有遗漏，敬请学霸指正补充。

第一章绪论

复合材料学的定义：复合材料是由两种和两种以上物理和化学性质不同的物质组合而成的一种多相固体材料。（ISO）多种定义的一种。复合材料相的划分：

命名：“增强材料的名称+基体材料”复合材料如玻璃/环氧复合材料

分类：

复合材料的特点：

1.可设计性

2.材料与结构的同一性

3.发挥复合效应的优越性

4.材料性能对复合工艺的依赖性

复合材料的基体材料

金属基体的选择原则：

1.金属基复合材料的使用要求

工业集成电路需要高导热率、低膨胀系数和高比强度、比模量等金属基复合材料作为散热元件和基板。

2.金属基复合材料组成特点

颗粒增强铝基复合材料一般选用高强度的铝合金为基体，如A365

3.基体金属与增强物的相容性

铁、镍元素在高温时能促使碳纤维石墨化，破坏了碳纤维的结构，使其丧失了原有的强度（相容性不好）

结构复合材料金属基体的分类：轻金属基体、耐热合金基体

常用金属基体材料：(<450℃铝基和镁基)、（450℃~700℃钛及钛合金）、（>1000℃镍基、铁基耐热材料和金属间）

功能金属基复合材料主要金属基体种类：纯铝及铝合金、纯铜及铜合金、银、铅、锌等金属。

常用陶瓷基体分类及常用基体材料：

1.氧化物陶瓷氧化铝和氧化锆

2.非氧化物陶瓷不含氧的氮化物、碳化物、硼化物和硅化物

3.玻璃硼硅玻璃、铝硅玻璃、高硅氧玻璃

4.玻璃铝锂硅、镁铝硅

无机凝胶材料的分类

水泥的分类：

按化学成分分：硅酸盐系、铝酸盐系、硫铝酸盐系、磷酸盐系

按混合分类法分：一般水泥、快硬高强水泥、水工水泥及耐侵蚀水泥、膨胀水泥、油井水泥及耐高温水泥、装饰水泥、地方性水泥

硅酸盐水泥生产、组成及硬化机理

“两磨一烧”

主要由以下四种矿物组成：

硅酸三钙( 3CaO·SiO

2，C

3

S)

硅酸二钙(2CaO·SiO

2，C

2

S)

铝酸三钙（3CaO·AI

2O

3

，C

3

A)

铁铝酸四钙（4CaO·A1

20

3

·Fe

2

O

3

，

C

4

AF)

硬化机理

水化和硬化过程，放热反应

镁质胶凝材料分类及原料

苛性苦土（MgO）主要原料是天然菱镁矿

）。

苛性白云石（主要成分是MgO和CaCO

3

主要原料是天然白云石

不饱和聚酯树脂合成原理：

性能特点：

聚酯树脂的优点：

（1）工艺性良好，它能在室温下固化，常压下成型，工艺装置简单，这是与环氧、酚醛树脂相比最突出的优点。

（2）固化后的树脂综合性能良好，但力学性能不如酚醛树脂或环氧树脂。

（3）它的价格比环氧树脂低得多，只比酚醛树脂略贵一些。

不饱和聚酯树脂的缺点：

（1）固化时体积收缩率大;

（2）耐热性差等。

它很少用作碳纤维复合材料的基体材料，主要用于一般民用工业和生活用品中。

环氧树脂

酸酐固化原理

固化剂用量计算：

酚醛树脂的合成与固化

热固性酚醛树脂合成：加成反应、缩聚反应热固性酚醛树脂的固化

A. 加热固化（160~250℃）

B. 酸固化（室温固化）

热塑性酚醛树脂的合成与固化

常见热塑性塑料的结构和性能特点：

（1）聚乙烯(PE)

（2）聚丙烯(PP) 拉伸强度、弹性模量及硬度都优于HDPE

熔点为165~170℃，不受外力作用150℃也不变形

（3）聚氯乙稀(PVC) 结晶度在5%以下，软化点为80℃，于130℃开始分解变色，并析出氯化氢。

（4）聚苯乙烯(PS)

（5）ABS树脂

（1）聚酰胺(PA)、尼龙

（2）聚甲醛（POM）

（3）聚碳酸酯(PC)

（4）聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）

常见橡胶结构式、性能特点

（1）天然橡胶(NR)

不饱和烃、非极性橡胶、具有自补强性、良好的综合性能（2）丁苯橡胶（SBR）

①丁苯橡

胶具有中等的弹性；②丁苯橡胶的强度：不能结晶，非自补强橡胶；③丁苯橡胶的耐磨性优于NR。

（3）顺丁二烯橡胶(BR)

优点：①弹性好，通用橡胶中最好的；②滞后损失和生热小，对轮胎有好处③低温性能好，玻璃化温度Tg 为-105℃, 天然橡胶为-73℃，丁苯橡胶为-60℃。④较好的耐磨性. 缺点：①拉伸强度和撕裂强度低于NR和SBR。②抗湿滑性不良，在车速高，路面平滑或湿路面使用轮胎易打滑（4）丁基橡胶（IIR）

①气密性，在通用胶中，IIR气密性最好；②高阻尼性，即好

的吸震性。

（5）乙丙橡胶

（1）乙丙橡胶的耐老化性：优异的耐臭氧老化性，好的耐热老化性能，优秀的耐天候老化性。（2）优秀的耐化学药品性（3）有卓越的耐水性（4）优异的电绝缘性能，体积电阻比NR和SBR高1～2个数量级。

（6）丁腈橡胶(NBR)

（1）NBR的极性与丙烯腈含量市售NBR的丙烯腈含量从15%～35%，随CAN含量增大，分子极性增大，分子间的作用力增大，内聚能密度增大（2）随CAN含量增大，NBR的耐热氧、臭氧、天候等老化性都会提高。一般的NBR的耐热老化性略比SBR好。（3）丁腈橡胶的耐油性在通用胶中NBR的耐非极性介质最好。

（7）氯丁橡胶

2-氯-1，3-丁二烯CH2=CCl-CH=CH2的乳液聚